МАГНИТОФОТОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 1997 года по МПК H02N11/00 

Предлагаемое изобретение относится к области двигателей и может быть использовано для вращения нагрузки в обоих направлениях в земных условиях, авиации и космонавтике при наличии в окружающем пространстве светового излучения.

"Ухудшение экологии окружающей среды вследствие деятельности ТЭС, теплоэнергетических установок и других искусственных источников энергии выдвигает необходимость наиболее полного использования естественных источников энергии для обеспечения жизнедеятельности человека. Солнечная энергия - источник жизни на Земле, для получения механической энергии практически не используется вследствие отсутствия технических решений, в которых бы исключались промежуточные стадии преобразования энергии, приводящие к непроизводительным потерям и, как следствие, к огромным денежным затратам. Предлагаемый магнитофотонный двигатель является первым техническим решением, в котором осуществляется преобразование энергии фотонов в механическую энергию вращения".

Предлагаемый магнитофотонный двигатель (МФД) представлен на фиг. 1. Фиг. 2, 3 иллюстрируют взаимосвязь элементов МФД. На фиг. 4, 5 представлены структуры магнитных полей соответственно кольцевого постоянного магнита и двух соосных кольцевых магнитов (в отверстиях), расположенных вблизи друг друга навстречу разноименными полюсами. Фиг. 6, 7 иллюстрируют взаимодействие магнитного потока и световода, по которому проходит поток фотонов (световой поток).

МФД содержит (фиг. 1) корпус 1, выполненный из немагнитного материала, в котором неподвижно, соосно закреплены кольцевые постоянные магниты 2, 3, расположенные друг к другу разноименными полюсами и составляющие в совокупности магнитную систему, фотоннопреобразующий блок (ФПБ), содержащий, в свою очередь, закрепленный на валу, состоящем из двух соосных частей 4, 5, расположенных между кольцевыми магнитами 2, 3, сферический кожух 6, который размещен в отверстиях кольцевых магнитов 2, 3 и имеет пазы 7, проходящие через ось вала и расположенные по периметру сечения кожуха. В пазах 7 размещены волоконные световоды 8. В части 5 вала до ее торца выполнены пазы, в которых размещены входные и выходные концы волоконных световодов, расположенных на кожухе 6. Для одного из световодов на фиг. 1, 2 показано размещение в пазах 9 и 10 его концов 11 и 12 соответственно, на фиг. 2 приведен вид торцевой части ФПБ с изображением всех пазов части 5 вала, аналогичных пазам 9 и 10, пазов 7 кожуха и всех световодов 8, торцевые части которых аналогичны торцевым частям концов 11, 12 световода. Соответствующие концы (торцы) световодов 8 размещены в пазах части 5 вала последовательно, один возле другого, причем концы, принадлежащие одному световоду, размещены в диаметрально противоположных пазах (фиг. 2).

На корпусе 1, возле свободного торца части 5 вала с размещенными в ней световодами, закреплен регулятор светового потока (РСП), выполненный в виде двух шторок (фиг. 1, 3) 13, 15, закрепленных в корпусе 1 с помощью винтов 14, 16, обеспечивающих поворот шторок 13 и 15 в направлениях, указанных на фиг. 3 стрелками и ^9HDEI↗ соответственно. При этом каждая шторка перекрывает от нуля до половины общего числа торцов световодов. Составной вал 4, 5, кожух 6, шторки 13, 15, винты 14, 16 выполнены из немагнитного материала. Составной вал закреплен в корпусе с возможностью вращения в подшипниках 17, 18. Шторка 13 соединена неподвижно с винтом 14, а шторка 15 с винтом 16.

Для уяснения работы МФД рассмотрим структуру магнитного поля кольцевого постоянного магнита прямоугольного сечения, намагниченного в осевом направлении (фиг. 4). Эксперименты, проведенные с кольцевым постоянным магнитом и мелкодисперсными опилками из восстановленного железа, насыщенного водородом, показали, что структура магнитного поля имеет вид, представленный на фиг. 4 (Техника молодежи, N 6, 1991, с. 3). Внутри кольца образовался магнитный балдж (бугор, выпуклость) из силовых линий, напоминающий картину распределения силовых линий соленоида. При этом у магнитного кольца имеется не два, а четыре магнитных полюса, по два разноименных с каждой стороны: один - на поверхности кольца, а второй в пространстве, на прямой, проходящей через центр кольца и перпендикулярной к его плоскости. Вид силовых линий позволяет сделать вывод о том, что для каждого сечения кольца плоскостью, перпендикулярной плоскости кольца, существуют линии А А, которые и "разбивают" магнит на две части: внутреннюю, часть силовых линий которой замыкается внутри кольца, и внешнюю, силовые линии которой замыкаются с внешней стороны кольца.

При близком расположении двух магнитных колец навстречу разноименными полюсами их магнитные балджи дополняют, усиливают друг друга, а структура магнитного поля результирующего балджа в области отверстий колец и между ними примет вид, представленный на фиг. 5.

Проведенные экспериментальные исследования показали, при пропускании потока фотонов через волоконный световод, выполненный в форме винта, последний, при пересечении его плоскости силовыми линиями магнитного поля, поворачивается и останавливается при совмещении его плоскости с силовыми линиями. На фиг. 6 изображен виток, находящийся в магнитном поле с индукцией В. При засветке торца входного конца витка потоком фотонов F_o при указанном направлении силовых линий (пересекают плоскость витка) виток повернется и займет положение фиг. 7, при котором его плоскость совмещена с силовыми линиями поля.

Деление концов витка световода на входной и выходной является условным и введено для различения концов (торцов) одного витка, которые не могут быть одновременно засвечены одним внешним источником потока фотонов.

Предлагаемый МФД работает следующим образом. В исходном состоянии шторки 13, 15 (фиг. 1, 3) закрывают торцы волоконных световодов, поэтому поток фотонов F источника (естественного или искусственного) не попадает в витки-световоды 8 кожуха 6. Последний вместе с частью вала 5 находится в состоянии покоя, как часть вала 4, к которой подключается нагрузка.

При повороте шторки 13 с помощью витка 14 (фиг. 1, 3) в направлении стрелки на некоторый угол, обеспечивающий частичное или полное открытие торца 12 волоконного световода, в соответствующий виток-световод поступает поток фотонов F₁. Взаимодействие этого потока с результирующим балджем магнитных колец 2, 3 (фиг. 1, 5) приводит к повороту витка-световода вместе с кожухом 6 на некоторый угол, в результате чего в область потока фотонов F попадает торец очередного витка-световода и происходит взаимодействие потока фотонов, проходящего через этот виток-световод с результирующим балджем. При этом торец предыдущего витка-световода выходит из области потока фотонов F, т.к. он при повороте вала 4, 5 с кожухом 6 перекрывается шторкой 13. Таким образом, в область потока фотонов F последовательно попадает все витки-световоды, вал 4, 5 с кожухом 6 вращается с некоторой постоянной угловой скоростью ω₁, обеспечивая дискретизацию потока фотонов, проходящего через витки-световоды и вращение нагрузки, которая подключается к части 4 вала.

Для увеличения скорости вращения осуществляют поворот шторки 13 с помощью винта 14 на дополнительный угол таким образом, чтобы в область потока фотонов F попало большее число торцов витков-световодов (на фиг. 3 не показано). При этом будет осуществляться взаимодействие результирующего балджа одновременно с несколькими витками-световодами, по которым проходят соответствующие потоки фотонов, следствием чего явится увеличение скорости вращения вала 4, 5 с кожухом 6 вплоть до скорости ω_max, достигаемой при максимальном угле поворота шторки 13 (фиг. 3); когда все торцы световодов, перекрываемые ей в исходном состоянии, находятся в области потока фотонов F, открыты для этого потока (на фиг. 3 не показано). Следовательно, изменяя угол поворота шторки 13 с помощью винта 14, можно регулировать скорость вращения вала 4, 5 с кожухом 6 (фиг. 1) и нагрузкой в диапазоне
ω₁≅ ω ≅ ω_max (1)
При необходимости изменения направления вращения вала 4, 5 с кожухом 6 и нагрузкой шторку 13 с помощью винта 14 возвращают в исходное состояние, в результате чего прекращается поступление потока фотонов в соответствующие витки-световоды, как следствие прекращается раскрутка вала 4, 5 с кожухом 6 и нагрузкой, которые после инерционного пробега останавливаются. Поворачивая шторку 15 с помощью винта 16 в направлении стрелки (фиг. 3) аналогично описанному выше регулируют скорость вращения вала 4, 5 с кожухом 6 и нагрузкой в диапазоне (1), но противоположном направлении, т.к. направление силовых линий в результирующем балдже не изменяется, а направление потока фотонов в витках-световодах изменяется на противоположное. При возвращении шторки 15 с помощью винта 16 в исходное состояние прекращается вращение вала 4, 5 двигателя с кожухом 6 и нагрузкой.

Таким образом, в области естественного или искусственного светового излучения предлагаемый магнитофонный двигатель будет преобразовывать энергию этого излучения в механическую энергию вала двигателя с помощью энергии кольцевого постоянного магнита до тех пор, пока существует световое излучение и кольцевой магнит сохраняет свои свойства. При этом автоматически обеспечивается квантование потока фотонов, поступающих в витки-световоды.

В отличие от известных двигателей предлагаемый является экологически безопасным, максимально использующим возможности окружающей среды. Кроме того, он является безопасным при эксплуатации его обслуживающим персоналом вследствие отсутствия токоведущих частей и подводимых электрических напряжений.

Наиболее перспективно использование предлагаемого магнитофотонного двигателя в условиях длительных космических полетов и в земных условиях в дневное время.

Использование: для вращения нагрузки в обоих направлениях в земных условиях, авиации, космонавтике при наличии в окружающей среде светового излучения. Сущность изобретения: магнитофотонный двигатель содержит корпус, соосные кольцевые постоянные магниты, намагниченные в осевом направлении и составляющие магнитную систему, фотонно-преобразующий блок, содержащий закрепленный на валу, состоящем из двух частей, сферический кожух, в пазах которого закреплены световоды. Концы световодов размещены в пазах одной части вала до его торца. Регулятор светового потока содержит шторки, закрепленные в корпусе с помощью винтов с возможностью перекрытия каждой до половины торцов всех световодов. Вал закреплен в корпусе 1 с возможностью вращения в подшипниках. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

1 1. Магнитофотонный двигатель, содержащий корпус, магнитную систему, неподвижно закрепленную в корпусе и выполненную в виде двух соосных кольцевых постоянных магнитов прямоугольного сечения, намагниченных в осевом направлении, фотонно-преобразующий блок, закрепленный в корпусе с возможностью вращения в области силовых линий магнитной системы, регулятор светового потока, выполненный из немагнитного материала, при этом фотонно-преобразующий блок содержит закрепленный на составном валу между кольцевыми магнитами и расположенный в отверстиях последних сферический кожух с пазами, расположенными по периметру сечений кожуха, проходящих через ось вала, в пазах кожуха закреплены волоконные световоды, входные и выходные концы которых последовательно размещены в диаметрально противоположных пазах одной из частей вала до ее свободного торца, а составной вал, кожух и корпус выполнены из немагнитного материала.2 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что регулятор светового потока выполнен в виде двух шторок, закрепленных в корпусе со стороны торца части вала, с размещенными в ней световодами с возможностью перекрытия каждой шторкой торцов соответствующих световодов от нуля до половины их общего числа, при этом каждая шторка закреплена в корпусе с помощью винта, с которым соединена неподвижно.